用于点火系统的火花塞污染检测的制作方法
【专利说明】用于点火系统的火花塞污染检测
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是2013 年 10 月 17 日提交的标题为“SPARK PLUG FOULING DETECT1N FORIGNIT1N SYSTEM(用于点火系统的火花塞污染检测)”、美国临时专利申请号61/892，068的正式申请案并要求其优先权，为了所有目的，其整个内容通过参考被并入本文。
技术领域
[0003]本公开涉及一种用于检测火花塞污染/积碳(fouling)和预点火的点火系统。
【背景技术】
[0004]由热火花塞引起的火花塞污染/积碳(fouling)和预点火在劣质燃料质量控制方面是一个显著问题。燃料添加剂(诸如MMT或二茂铁)会在火花塞陶瓷上堆积导电性和隔热性沉积物。这样的堆积会引起失火或预点火(PD。由于在升压发动机中的高转速与负荷下的失火或PI的潜在严重性，车辆制造商会建议非常短的火花塞更换间隔。然而，因为由于燃料添加剂堆积引起的失火或PI的问题通常是地理上和季节性地受限的问题，所以对于一些车辆这样频繁的火花塞更换可能是不必要的。
【发明内容】
[0005]发明人已经认识到以上问题，并且提出一种至少部分地解决所述问题的系统。具体地，本公开提供了低成本且易于实施的方法和系统，用于连续地检测火花塞处存在的污染水平，检测PI的发生，并且仅在状况允许时警告客户以更换火花塞。在一个实施例中，一种方法包括:在点火系统的控制线上提供停顿(dwell)命令，并且基于控制线上的电流产生更换点火系统的火花塞的建议的指示。
[0006]本公开可以提供若干优势。例如，通过基于故障或退化的迹象而非预定的时间段或车辆使用量提供火花塞更换建议，这样的建议可以确保以适时的方式提供火花塞更换建议。由测量的火花塞污染的指示支持的建议可以确保不会过早(例如，导致驾驶员增加的成本)或过晚(例如，导致车辆损伤)提供火花塞更换建议。
[0007]当单独或结合附图参照以下【具体实施方式】时，本发明的上述优点和其它优点以及特征将是易于理解。
[0008]应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被紧随【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0009]图1是发动机的示意图。
[0010]图2示出了根据本公开的实施例的点火系统的示意图。
[0011]图3是根据本公开的实施例的确定火花塞污染和预点火的方法的流程图。
[0012]图4示出了是根据本公开的实施例的点火系统在各种状况下响应于停顿命令的运转的波形。
【具体实施方式】
[0013]在本文中公开了一种用于检测火花塞污染和预点火的点火系统。火花塞污染和预点火检测使能基于故障或退化的迹象而非预定的时间段或车辆使用量(例如，记录的运行里程、燃烧循环的次数等)提供火花塞更换建议。通过测量与火花塞相对的点火线圈的次级绕组的端处的电压，火花塞的阻抗的水平(其表示污染的水平)可以被确定，并且被用来提供火花塞更换建议。
[0014]图1描述了用于车辆的发动机系统100。车辆可以是具有与路面接触的驱动轮的道路车辆。发动机系统100包括发动机10，发动机10包含多个汽缸。图1详细地描述了一个这样的汽缸或燃烧室。发动机10的各种部件可以由电子发动机控制器12控制。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，活塞36被设置在其中并且被连接至曲轴40。燃烧室30被显示为经由各自的进气门152和排气门154与进气歧管144和排气歧管148连通。每个进气门和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53运转。可代替地，进气门和排气门中的一个或多个可以通过机电控制的气门线圈和衔铁组件运转。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。
[0015]燃料喷射器66被示出设置为将燃料直接喷射到汽缸30内，本领域技术人员称之为直接喷射。可替代地，燃料可以被喷射至进气道，本领域技术人员称之为进气道喷射。燃料喷射器66输送与来自控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例的液体燃料。燃料通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道的燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器66。自响应于控制器12的驱动器68向燃料喷射器66供应运转电流。此外，进气歧管144被不出为与可选电子节气门62连通，电子节气门62调整节流板64的位置，以控制到发动机汽缸30的气流。这可以包括控制来自进气升压室146的升压空气的气流。在一些实施例中，节气门62可以省略，并且可以经由单一空气进气系统节气门(AIS节气门)82控制到发动机的气流，其中AIS节气门82被耦接至空气进气通道42并且被布置在升压室146上游。
[0016]在一些实施例中，发动机10被配置为提供排气再循环或EGR。当包括EGR时，经由EGR通道135和EGR气门138在空气进气系统(AIS)节气门82下游的位置处从涡轮164下游的排气系统中的位置向发动机空气进气系统提供EGR。当存在驱动流的压力差时，可以将EGR从排气系统吸入到进气空气系统。可以通过部分关闭AIS节气门82来产生压力差。节流板84控制压缩机162入口处的压力。可以电动控制AIS，并且其位置可以基于可选位置传感器88而调整。
[0017]压缩机162从空气进气通道42吸入空气，以供应给升压室146。在一些示例中，空气进气通道42可以包括具有过滤器的空气室(未示出)。排气使经由轴161耦接至压缩机162的涡轮164旋转。真空运转的废气门致动器72允许排气绕过涡轮164，因此能够在变化的工况下控制升压压力。在替代实施例中，废气门致动器可以是压力或电动致动的。响应于增加的升压需求(诸如在操作者踩加速器踏板期间)，可以关闭废气门72 (或可以减小废气门的开度)。通过关闭废气门，能够增加涡轮上游的排气压力，从而升高涡轮转速和峰值功率输出。这允许升高升压压力。此外，当压缩机再循环气门部分打开时，能够使废气门朝向关闭位置移动，以维持期望的升压压力。在另一示例中，响应于减小的升压需求(诸如在操作者松开加速器踏板期间)，可以打开废气门72 (或可以增加废气门的开度)。通过打开废气门，能够降低排气压力，从而降低涡轮转速和涡轮功率。这允许降低升压压力。
[0018]压缩机再循环阀158 (CRV)可以被提供在围绕压缩机162的压缩机再循环路径159中，因此可以使空气从压缩机出口移动到压缩机入口，以便降低可以在压缩机162两端形成的压力。增压空气冷却器157可以被设置在压缩机162下游的通道146中，用于冷却输送至发动机进气装置的升压空气充气。在所描述的示例中，压缩机再循环路径159被配置为使已冷却的压缩空气从增压空气冷却器157的下游再循环至压缩机入口。在替代的示例中，压缩机再循环路径159可以被配置为使压缩空气从压缩机的下游和增压空气冷却器157的上游再循环至压缩机入口。可以经由来自控制器12的电信号打开以及关闭CRV 158。CRV 158可以被配置为具有默认半打开位置的三态阀，它能够从半打开位置移动到完全打开位置或完全关闭位置。
[0019]响应于控制器12，无分电器点火系统90经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。点火系统90可以包括感应线圈点火系统，其中点火线圈变压器被连接至发动机的每个火花塞。在下文中关于图2更详细地描述可以在图1的发动机中使用的示例点火系统。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出为耦接至催化转化器70上游的排气歧管148。可替代地，双态排气氧传感器可以替代UEGO传感器126。在一个示例中，转化器70能够包括多块催化剂砖。在另一示例中，能够使用每个均具有多块砖的多个排放控制装置。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化剂。尽管所描述的示例在涡轮164的上游示出了 UEGO传感器126，但应认识到，在替代实施例中，UEGO传感器可以被设置在涡轮164下游且转化器70上游的排气歧管中。
[0020]控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括:微处理器单元(CPU) 102、输入/输出端口(I/O) 104、只读存储器(ROM) 106、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM)IlO和常规数据总线。控制器12被示为接收来自耦接至发动机10的传感器的各种信号，除之前讨论的那些信号之外，包括:来自耦接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);耦接至加速器踏板130用于感测由车辆操作者的足部132调整的加速器踏板位置(PP)的位置传感器134 ;用于确定尾气点火的爆震传感器(未示出)；来自耦接至进气歧管144的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)的测量；来自耦接至升压室146的压力传感器122的升压压力的测量；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传